微处理器与系统结构PPT详细讲解

1、重点掌握内容：重点掌握内容：1微处理器的基本结构。微处理器的基本结构。2Intel 8086微处理器的基本结构，包括：微处理器的基本结构，包括： 功能结构、寄存器结构和总线结构。功能结构、寄存器结构和总线结构。3Intel 8086微处理器系统的组成：微处理器系统的组成： 控制核心单元存储器组织控制核心单元存储器组织I/O端口组织端口组织4Intel 8086微处理器在最小模式下的典型总线微处理器在最小模式下的典型总线 操作和时序。操作和时序。5几个重要概念：时钟周期，总线周期，指令周期。几个重要概念：时钟周期，总线周期，指令周期。运算器运算器寄存器寄存器控控制制器器CPU存储存储芯片芯片I/

2、O芯芯片片主板主板扩展扩展接口板接口板扩展扩展接口板接口板微机系统微机系统其其 他他 微微 机机系系 统统其其 他他 仪仪 器器系系 统统 微机系统的四级总线示意图微机系统的四级总线示意图EU控控制制器器ALU暂暂 存存 器器标志寄存器标志寄存器8位队位队列总线列总线总总线线控控制制逻逻辑辑内部总线内部总线16位位地址加法器地址加法器20位地位地址总线址总线16位位数数据据总总线线执执行行部部件件EU总总线线接接口口部部件件BIU1 2 3 4 5 6指令队列指令队列通用寄存器通用寄存器AX AH ALBX BH BLCX CH CLDX DH DL SP BP DI SICSDSSSESIP

3、暂存器暂存器 标志寄存器n标志（标志（Flag）用于反映指令执行结果）用于反映指令执行结果或控制指令执行形式。或控制指令执行形式。n8086处理器的各种标志形成了一个处理器的各种标志形成了一个16位的标志寄存器位的标志寄存器FLAGS（程序状态字（程序状态字PSW寄存器寄存器）。OF1115 12DF10IF9TF8SF7ZF65AF43PF21CF0 程序设计需要利用标志的状态程序设计需要利用标志的状态1 10 00 00 01 11 10 01 10 00 01 11 10 01 11 10 00 00 01 11 10 00 01 10 00 00 00 01 11 10 00 01 1

4、+ +0 01 11 10 00 01 11 10 01 10 01 10 01 10 00 01 1运算结果最高位为运算结果最高位为1SF=1；第三位向第四位有进位第三位向第四位有进位 AF=1；次高位向最高位有进位次高位向最高位有进位 ，最高位向前没有进位，最高位向前没有进位，OF=1 0=1最高位没有进位最高位没有进位 CF=0；低低8位中位中1的个数为偶数个的个数为偶数个 PF=1；运算结果本身运算结果本身0 ZF=0；1 10 00 00 01 11 10 01 10 00 01 11 10 01 11 10 00 00 01 11 10 00 01 10 00 00 00 01 1

5、1 10 00 01 1- -0 00 01 10 01 11 10 00 01 10 00 00 01 11 10 00 0运算结果最高位为运算结果最高位为0SF=0；第三位向第四位没有借位第三位向第四位没有借位 AF=0；次高位向最高位没有借位次高位向最高位没有借位 ，最高位向前没有借位，最高位向前没有借位，OF=0 0=0最高位没有借位最高位没有借位 CF=0；低低8位中位中1的个数为奇数个的个数为奇数个 PF=0；运算结果本身运算结果本身0 ZF=0；目的变址指针目的变址指针(Destination Index)源变址指针源变址指针(Source Index)基址指针基址指针(Base

6、 Pointer)堆栈指针堆栈指针(Stack Pointer)数据寄存器数据寄存器(Data)计数寄存器计数寄存器(Count)基址寄存器基址寄存器(Base)累加器累加器(Accumulator)数据寄存器数据寄存器 可可分为两个分为两个8 8位，位，主要用于数据主要用于数据操作操作地址指针地址指针主要用于主要用于地址操作地址操作AX:累加器，使用频度最高，累加器，使用频度最高，用于算术、逻辑运算以及与用于算术、逻辑运算以及与外设传送信息等外设传送信息等BX:基址寄存器，常用做存放基址寄存器，常用做存放存储器地址存储器地址CX:计数器，作为循环和串操计数器，作为循环和串操作等指令中的隐含计

7、数器作等指令中的隐含计数器DX:数据寄存器，常用来存放数据寄存器，常用来存放双字长数据的高双字长数据的高16位，或存位，或存放外设端口地址放外设端口地址12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221GNDAD14AD13AD12AD11AD10AD9AD8AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0NMIINTRCLKGNDVCCAD15A16/S3A17/S4A18/S5A19/S6BHE/S7MN/MXRDHOLD*HLDA*WR*M/IO*DT/R*DEN*ALE*INTA*TESTREA

8、DYRESET8086BHERDTESTS4S3当前正在使用的段寄存器当前正在使用的段寄存器00ES01SS10CS或未使用任何段寄存器或未使用任何段寄存器11DS12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221GNDAD14AD13AD12AD11AD10AD9AD8AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0NMIINTRCLKGNDVCCAD15A16/S3A17/S4A18/S5A19/S6BHE/S7MN/MXRDHOLD*HLDA*WR*M/IO*DT/R*DEN*ALE*INTA*T

9、ESTREADYRESET8086MX12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221GNDAD14AD13AD12AD11AD10AD9AD8AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0NMIINTRCLKGNDVCCAD15A16/S3A17/S4A18/S5A19/S6BHE/S7MN/MXRDHOLD*HLDA*WR*M/IO*DT/R*DEN*ALE*INTA*TESTREADYRESET8086WRINTARDENIOMX内存单元既可以存放数据，也可以存放地址指针（包内存单元既可以存放

10、数据，也可以存放地址指针（包括偏移地址和段地址），此时地址也可以看成是数据括偏移地址和段地址），此时地址也可以看成是数据 地址地址 内容内容 19H 0CH 1AH 1FH 1BH 01H 1CH 23H 1DH 74H 1EH ABH 1FH 41H 20H 42H 21H 43H 22H 44H 23H 45H地址为地址为1AH的的字节数据字节数据1FH1AH 1FH地址为地址为1BH的非的非规则字数据规则字数据2301H1BH 01H1CH 23H地址为地址为1EH的规的规则字数据则字数据41ABH1EH ABH1FH 41H首地址为首地址为1FH的的字符串字符串“ABCDE” 21H

11、43H 23H 45H20H 42H22H 44H1FH 41H地址为地址为1AH的双字数的双字数据据7423011FH；如解释为指针数据，如解释为指针数据，则段基址为则段基址为7423H，偏移量为偏移量为011FH1AH 1FH1BH 01H1CH 23H1DH 74HA1-A19D15D8D7D0SELA0-A18高位（奇）高位（奇）库库512KD0-D7SELA0-A18低位（偶）低位（偶）库库512KD0-D7A0BHEBHEu 存储单元中可以存放的内容包括：数据、地址指针（偏存储单元中可以存放的内容包括：数据、地址指针（偏移地址和段地址）、程序代码。移地址和段地址）、程序代码。u 字

12、节数据的存储：存储在字节数据的存储：存储在1个存储单元中。个存储单元中。u 字数据的存储：占用字数据的存储：占用2个连续的字节单元，低字节在较低个连续的字节单元，低字节在较低地址单元中，高字节在较高地址单元中。字的地址为低地址单元中，高字节在较高地址单元中。字的地址为低字节地址（较低的地址）。字节地址（较低的地址）。u 字符串的存储：按字符顺序依次连续存放，整个串的地字符串的存储：按字符顺序依次连续存放，整个串的地址为存放第一个字符的最低地址。址为存放第一个字符的最低地址。u 地址指针（双字数据）的存储：地址偏移量存放在低地地址指针（双字数据）的存储：地址偏移量存放在低地址字单元，段基址在较高

13、地址单元。址字单元，段基址在较高地址单元。分段原因分段原因:8086有有20根地址根地址线，但其内部可线，但其内部可以表示的地址最以表示的地址最多只能是多只能是16位。位。为了能寻址为了能寻址1MB空间，空间，8086对存对存储器进行逻辑分储器进行逻辑分段，段，每个段最大每个段最大为为64KB，最小，最小为为16B（此时最（此时最多多64K个段）。个段）。 连续连续逻辑段逻辑段A段段B段段C段段D段段E段段00000H10000H20000H30000H40000H实际（物理）实际（物理）存储器存储器分离分离完全完全重叠重叠部分重叠部分重叠* * 由指令给的出寻址方式所指定的地址由指令给的出寻

14、址方式所指定的地址逻辑地址源逻辑地址源堆栈段起始地址堆栈段起始地址栈底及初始栈顶栈底及初始栈顶 地址地址 存储单元存储单元10200H10202H10204H10206H10208H1020AH1020CH10230H 00 11 SS 10 20SP初值初值 00 30栈顶栈顶PUSH AX 12 34PUSH BX 1A B110200H10202H10204H10206H10208H1022CH1022EH10230H 00 11 SS 10 20 SP 00 30栈栈底底00 2E00 30堆栈段堆栈段起始地起始地址址12 341A B100 2E00 2C栈顶栈顶POP AXPOP

15、BX10200H10202H10204H10206H10208H1022CH 1A B11022EH 12 3410230H 00 11 SS 10 20 SP 00 2C(栈底栈底)堆栈段堆栈段起始地起始地址址00 2E00 30 1A B1 12 34存储单存储单元地址元地址00000H00001HFF0FFHI/O端端口地址口地址FF100HFF101HFFFFFH（a）存储器映像编址方式）存储器映像编址方式 特点：特点：将端口看作存储将端口看作存储单元，仅以地址范围的不同单元，仅以地址范围的不同来区分两者。来区分两者。 优点：优点：对端口的操作和对端口的操作和对存储单元的操作完全一样对存储单元的操